固体电解电容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有高静电电容、低ESR、优异的高频特性及高的高温耐久性的固体电解电容器。本发明专利技术的固体电解电容器具有：阴极(10)，其具有阴极基体(11)、氧化物层(12)和碳被覆层(13)，所述阴极基体(11)由阀金属形成且具有蚀坑(11a)，所述氧化物层(12)设于阴极基体(11)的表面，由上述阀金属的氧化物形成，所述碳被覆层(13)设于氧化物层(12)的表面，包含碳粒子，具有进入上述蚀坑(11a)内的进入部(13a)和贯穿氧化物层(12)而与阴极基体(11)导通的贯穿部(13b)；阳极，其具有由阀金属形成的阳极基体、和设于该阳极基体的表面的由构成上述阳极基体的阀金属的氧化物形成的电介质层；以及固体电解质层，其设于上述阴极的碳被覆层与上述阳极的电介质层之间，包含导电性高分子。包含导电性高分子。包含导电性高分子。

Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解电容器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及具备包含导电性高分子的固体电解质层的固体电解电容器及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备的小型化、高速化，对于电源电路等中使用的电容器也逐渐要求高静电电容、低等效串联电阻(以下将等效串联电阻表示为“ESR”)、优异的高频特性及高的高温耐久性。在具备阳极、电解质、和阴极(表观的阴极)的电解电容器中，使用了由取代或未取代的噻吩、吡咯、苯胺等具有π
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共轭双键的单体衍生的具有高电导度和高热分解温度的导电性高分子作为电解质的固体电解电容器(以下将使用了导电性高分子作为电解质的固体电解电容器简单地表示为“固体电解电容器”。)是适于响应上述要求的电容器，其中，所述阳极在由铝、钽、铌等阀金属形成并施加了扩面化处理的基体的表面设有作为电介质的氧化被膜，所述电解质与上述氧化被膜接触并作为真正的阴极发挥作用，所述阴极与该电解质接触并由阀金属形成。
[0003]然而，在固体电解电容器的由阀金属形成的阴极的表面，即使不进行设置氧化被膜的处理，一般也存在有自然氧化被膜。因此，固体电解电容器的静电电容(C)如下式所示，为阳极电容(Ca)与阴极电容(Cc)的合成电容，即使利用蚀刻处理来增大阳极电容，只要阴极具有电容，电容器的电容也会小于阳极电容。
[0004][数学式1][0005][0006]因此，出于增大固体电解电容器的阴极电容的目的，进行对阴极的阀金属箔也施加蚀刻处理的操作。但是，若蚀刻过大，则会同时地推进阀金属箔的表面的溶解，反而妨碍扩面率的增大，而且易于在阀金属箔的表面形成氧化被膜，因此在基于蚀刻处理的阴极电容的增大及阴极电容的维持方面存在有极限。因而，提出通过在阴极的阀金属箔的表面形成不易形成氧化被膜的导电性材料的被膜而增大阴极电容并且抑制氧化被膜的生长的方法。
[0007]例如，专利文献1(日本特开2000
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114109号公报)中，公开有具备如下得到的阴极箔的固体电解电容器，所述阴极箔在施加了蚀刻处理的阀金属箔的表面形成化成氧化被膜，继而在其上利用蒸镀法形成不易形成氧化被膜的由TiN、ZrN、TaN等金属氮化物形成的被膜。根据说明，由于利用金属氮化物的蒸镀将化成氧化被膜的一部分除去而使金属氮化物与阀金属箔导通，因此阴极电容变得无限大，上式所示的电容器的电容(C)等于阳极电容(Ca)而达到最大。此外，具体地显示出，使用了在化成氧化被膜上形成有TiN被膜的阴极箔的实施例的电容器与使用了仅形成有化成氧化被膜的阴极箔的比较例的电容器相比，具有高静电电容和低介质损耗。另外，专利文献2(日本特开2005
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109272号公报)中，公开有具备
如下得到的阴极箔的固体电解电容器，所述阴极箔在施加了蚀刻处理的阀金属箔的表面形成化成氧化被膜，继而在其上利用蒸镀法形成由TiC、WC、ZrC等比电阻低的金属碳化物形成的被膜，根据说明，由于金属碳化物的低比电阻，导电性高分子与阴极箔成为导通状态而使电容器的合成电容达到最大，而且金属碳化物与导电性高分子的粘接性良好，因此ESR减小。此外，具体地显示出，使用了具有TiC被膜的阴极箔的实施例的电容器与使用了取代TiC被膜而具有TiN被膜的阴极箔的比较例的电容器相比，具有高静电电容和低ESR。
[0008]对于专利文献1、2中公开的固体电解电容器，指出了在阴极的金属氮化物、金属碳化物的表面慢慢地生长氧化被膜而使电容器电容降低的问题。因此，为了解决该问题，提出了取代金属氮化物、金属碳化物的被膜而使用碳被膜的方法。例如，专利文献3(日本特开2006
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190878号公报)中，公开有具备在阀金属的表面使用离子镀法之类的干式镀覆法形成了碳被膜的阴极的固体电解电容器，根据说明，由于碳被膜固着于阀金属的表面而没有在阀金属上形成氧化被膜，因此阴极电容基本上渐进于无限大而使电容器电容仅为阳极电容。此外还显示出，若使用在施加了蚀刻处理的铝箔上利用离子镀法形成有碳被膜的阴极箔，则与使用没有碳被膜的铝箔作为阴极箔的情况相比，固体电解电容器的120Hz下的静电电容变高。另外，还已知有利用涂布法来形成碳被膜的技术，例如，专利文献4(日本特开2007
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095865号公报)中，公开有在进行了粗糙化的铝材的表面形成Ti等金属膜、在该金属膜的上层侧固定有碳微粒的电解电容器用铝阴极箔的制造方法，实施例中，在施加了蚀刻处理的铝箔上利用真空蒸镀或溅射形成Ti膜，然后，涂布在有机系的粘结剂中分散有碳微粒的涂布材料并进行加热，由此形成上述阴极箔。另外，作为对比例，还显示出通过在施加了蚀刻处理的铝箔上直接涂布上述涂布材料并进行加热而形成的阴极箔。在实施例和对比例中，除了在设想为施加相反电压的化成处理前后的电容变化以外，得到大致相同的静电电容。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2000
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114109号公报
[0012]专利文献2：日本特开2005
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109272号公报
[0013]专利文献3：日本特开2006
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190878号公报
[0014]专利文献4：日本特开2007
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095865号公报

技术实现思路

[0015]专利技术所要解决的课题
[0016]固体电解电容器在小型、大电容、低ESR的基础上，还具有易于芯片化(日文：
チツプ
化)的优点，然而此前为止的电容器的静电电容的评价一般在频率120Hz的条件下进行，高频率区域中的评价不充分。因而，专利技术人等对具备具有碳化钛被膜、碳蒸镀膜、或碳涂布膜的阴极的现有技术的固体电解电容器测定出10kHz下的静电电容，其结果是发现，任一电容器都显示出较低的电容，应当加以改善。另外，对上述固体电解电容器，在频率10kHz和100kHz的条件下测定ESR，其结果是，任一电容器都显示出较高的ESR的值。另一方面，如上所述，对于固体电解电容器要求高静电电容、低ESR、优异的高频特性及高的高温耐久性。
[0017]因而，本专利技术的目的在于，提供能够响应上述的要求的固体电解电容器。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]申请人在被视为本申请的优先权主张的基础的申请进行申请时属于未公开的PCT/JP2019/022741中，作为显现出良好电容的电解电容器的阴极中使用的电极体，公开过一种电极体，其特征在于，具备由阀作用金属形成且在表面形成有扩面层的阴极体、和形成于上述扩面层的碳层，上述扩面层与上述碳层的交界具有凹凸形状，另外，作为用于制造具有合适的性能的电极体的方法，公开过在上述阴极体的表面涂布包含碳粒子的浆料并进行干燥后施加按压处理的方法。若使用施加了蚀刻处理的铝箔作为基体来实施该方法，则可以利用按压处理将碳粒子压入铝箔的蚀坑内，并且可以使碳粒子刺破铝箔上的氧化被膜，使碳被覆层与基体的铝导通。
[0020]在PCT/JP2019/02274本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电解电容器，其特征在于，具备：阴极，其具有阴极基体、氧化物层和碳被覆层，所述阴极基体由阀金属形成且具有蚀坑，所述氧化物层设于所述阴极基体的表面，由所述阀金属的氧化物形成，所述碳被覆层设于所述氧化物层的表面，包含碳粒子，具有进入所述蚀坑内的进入部和贯穿所述氧化物层而与所述阴极基体导通的贯穿部；阳极，其具有由阀金属形成的阳极基体、和设于所述阳极基体的表面的由构成所述阳极基体的阀金属的氧化物形成的电介质层；以及固体电解质层，其设于所述阴极的碳被覆层与所述阳极的电介质层之间，包含导电性高分子。2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，所述碳被覆层包含具有不能进入所述蚀坑的粒子尺寸的碳粒子。3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，所述碳被覆层中的碳粒子由同一种类的碳形成。4.根据权利要求2所述的固体电解电容器，其中，所述碳被覆层中的具有不能进入所述蚀坑的粒子尺寸的碳粒子由鳞片状石墨形成。5.根据权利要求1～4中任一项所述的固体电解电容器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：小关良弥，长原和宏，大仓数马，
申请(专利权)人：日本贵弥功株式会社，
类型：发明
国别省市：